畜禽养殖数字农业建设项目可行性研究报告.pdf

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1、1 畜禽养殖数字农业建设试点项目 可行性研究报告 20 年 月 2 目 录 第一章 项目摘要.5 1.1 项目概述.5 1.2 项目总投资及资金来源.6 1.3 项目建设的编制依据和范围.7 1.4 研究结论与建议.8 第二章 项目建设背景及必要性.9 2.1 项目提出的背景和依据.9 2.2 项目建设的必要性分析.11 第三章 项目承担单位概况.15 3.1 项目承担单位与职能.15 3.2 与科研单位签订合作情况.错误!未定义书签。3.3 项目建设方式.15 第四章 项目建设地点选择.15 4.1 项目建设地点比较选择分析.15 4.2 项目具体位置.错误!未定义书签。第五章 项目区现状与

2、建设需求分析.15 5.1 自然资源条件分析.15 5.2 现有基础设施状况.17 5.3 现有生产能力调查与分析.18 第六章 建设方案.19 6.1 建设目标.19 6.2 工艺技术方案.21 3 6.3 设备购置方案.29 第七章 建设内容.31 7.1 建设选址.31 7.2 建设内容.32 第八章 投资估算和资金筹措.50 8.1 投资依据.50 8.2 投资估算.50 8.3 资金来源.77 8.4 项目招标.79 第九章 项目组织管理与运行.57 9.1 项目建设管理机构与职能.57 9.2 项目建设和运行机制.57 9.3 项目可持续运行的具体保障措施.59 第十章 效益分析与

3、风险评价.61 10.1 经济效益.86 10.2 社会效益.61 10.3 生态效益.62 10.4 风险评价.62 第十一章 结论与建议.64 11.1 研究结论.64 11.2 建议.65 4 附表：附表 1：建设单位基本情况表 附表 2：项目主要建设内投资一览表 附表 21：固定资产投资表 附表 22：控制中心投资一览表 附表 23：无害化污水处理系统投资明细表 附表 24 至 29：5 个试点养殖场投资明细表 附表 210：资金筹措与使用表 附表 3：项目招标基本情况表 附表 4：5 个试点养殖场选址和建设条件表 附件：1、建设单位营业执照 2、建设单位国家级龙头企业证书 3、与技术

4、支撑单位的协议 5 第一章 项目摘要 1.1 项目概述 1.1.1 项目名称 畜禽养殖数字农业建设试点项目 1.1.2 建设单位 1.1.3 法人代表 1.1.4 建设性质 改扩建 1.1.5 建设地点 1.1.6 项目建设工期 2017年2月2018年12月 1.1.7 项目建设内容和规模 1、建设规模：建设奶牛养殖数字化示范点5个，试点奶牛12900头，建设规模为：控制中心：改（新）建指挥控制中心800平方米，配套信息化设备141台（套）。其中：总部改造监控室200平方米，配套设备111台（套）；每个养殖场建设监控室100平方米，共500平方米；配套设备5台（套），共30台（套）。2、建设

5、内容：根据奶牛养殖现状，在标准化奶牛场现有基础上，主要建设以下内容：6 建设自动化精准环境控制系统。配套奶牛场自动卷帘门、排风系统、水帘等设备自动调节圈舍空气质量等设施和环境监测等设施设备，实现饲养环境自动调节。建设数字化精准饲喂管理系统。配置电子识别、自动称量、精准上料、精准饲喂、发情监测等设备，提高奶牛养殖智能化水平。改造无害化粪污处理系统。在养殖场现有污粪处理设施的基础上，对牛场的污粪收集系统进行改造，改造漏缝地板、刮粪板、传送带自动清粪等粪便清理收集设施设备，实现粪污无害化处理和资源化利用。建设总部云系统指挥控制中心和各奶牛养殖小区系统控制中心。1.2 项目总投资及资金来源 1.2.1

6、 项目总投资 总投资为5200万元，全部为建设投资。其中：工程费用4836.24万元，占总投资的93.0%；其中：建筑工程费675.7万元，设备投资4005.94万元，安装费154.6万元。包括指挥控制中心（总部和养殖场）347.75万元，精准环境控制系统797.54万元，精准饲喂系统1691.45万元，无害化污粪处理系统1999.5万元。工程建设其他费用119万元，占总投资的2.3%。包括前期工作费用、建设单位管理费、勘察设计费、工程监理费、施工图纸审查费及招标代理费。基本预备费按工程费用和工程建设其他费用之和的5%取费，7 费用244.76万元，占总投资的4.7%。1.2.2 资金来源 项

7、目总投资5200万元，其中：申请国家补助资金2000万元，建设单位自筹资金3200万元。1.3 项目建设的编制依据和范围 1.3.1 编制依据 1、2017年1号文件中共中央、国务院关于深入推进农业供给侧结构性改革加快培育农业农村发展新动能的若意见 2、中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划 3、农业部办公厅关于做好2018年数字农业建设试点项目前期工作的通知 4、全国现代农业发展规划 5、可行性研究报告编制指南 1.3.2 研究范围 根据国家对基本建设项目可行性研究的内容和深度要求，重点研究以下内容：1、论述项目建设的背景、必要性；2、项目区现状与建设需求分析；3、落实项目建设的条

8、件；4、确定项目的建设方案和建设内容；5、估算项目建设投资和安排资金使用计划；6、项目组织管理与运行；7、项目效益分析与分析评价。8 1.4 研究结论与建议 1.4.1 研究结论 本项目符合农业部 农业部办公厅关于做好 2017 年数字农业建设试点项目前期工作的通知要求。本项目以“饲养全过程控制”为切入点，建立“畜牧业空间信息云服务基础平台”，对坐落在垦区和六共青团农场的 5 个奶牛养殖场的 12900 头奶牛进行养殖数字化建设工作。项目建成后，实现奶牛场环境温度、湿度、氨气等进行准确识别与分类，实现对奶牛个体温度、活动量进行准确采集，实现奶牛发情检测率不低于 95%，奶牛 TMR 饲料采食量

9、记录可靠性 100%，核心示范奶牛场 5 个；奶牛示范头数不少于 12900 头。本项目技术工艺先进，建设内容符合养殖场需求，具有较好的示范作用。项目建设是必要的、可行的。1.4.2 建议 畜禽养殖数字农业建设项目是国家2017 年的试点工作，在项目的建设过程中，建议国家在资金、政策上多给以支持与鼓励。9 第二章 项目建设背景及必要性 2.1 项目提出的背景和依据 当前，我国正处在农业现代化建设和全面建成小康社会的关键时期，农业一直是我国立国之本、强国之基。2004 年至 2016 年，中共中央连续十三年发布以“三农”为主题的中央一号文件。农业不仅关系着我国 8 亿农民的幸福，更关系着国家的和

10、谐稳定。经过多年不懈努力，我国农业农村发展不断迈上新台阶，已进入新的历史阶段。中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要指出，农业是全面建成小康社会和实现现代化的基础，必须加快转变农业发展方式，着力构建现代农业产业体系、生产体系、经营体系，提高农业质量效益和竞争力，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的农业现代化道路。明确提出推动信息技术与农业生产管理、经营管理、市场流通、资源环境等融合。实施农业物联网区域试验工程，推进农业物联网应用，提高农业智能化和精准化水平。推进农业大数据应用，增强农业综合信息服务能力。鼓励互联网企业建立产销衔接的农业服务平台，加快发展涉农电子商务。我国是养

11、殖大国，畜禽类存栏量达 40 余亿只，并呈逐年增长态势。随着畜牧养殖的发展，畜禽养殖对科学管理、精细养殖的要求也越来越高，主要体现在养殖环境的监控，畜禽精细饲料的投喂，动物繁育的全程监控，以及畜禽疾病诊断预警和健康管理。全国农业现代化规划提出提高畜牧业发展质量，提高技术装备和信息化水平，推进信息化与农业深度融合，加快实施“互联网”现代农业行动，加强物联网、智能装备的推广应用。力争到 2020 年农业物10 联网等信息技术应用比例达到 17%、农村互联网普及率达到 52%、信息进村入户村级信息服务站覆盖率达到 80%。建成 10 个农业物联网应用示范省、100 个农业物联网应用示范区、1000

12、个农业物联网应用示范基地。力争 2020 年农业物联网等信息技术应用比例达到 17%、农产品质量安全例行监测总体合格率要在 97以上。为贯彻落实“十三五”国民经济和社会发展纲要、全国农业现代化规划关于实施智慧农业工程的部署，坚持政府引导、市场主体、多元投入、多方协同的原则，推动大数据、云计算、物联网、移动互联、遥感等现代信息技术在农业中应用，在大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖等领域开展精准作业、精准控制建设试点，探索数字农业技术集成应用解决方案和产业化模式，打造一批数字农业示范样板，加快推进农业生产智能化、经营信息化、管理数据化、服务在线化，全面提高农业现代化水平，提高农业信息化水平，农

13、业部决定从2017 年起组织开展数字农业建设试点项目。按照农业部农业部办公厅关于做好 2017 年数字农业建设试点项目前期工作的通知要求，（以下简称）在已基本实现农业现代化的第垦区国家现代农业示范区，开展数字农业建设试点。第垦区国家现代农业示范区选择符合申报数字农业建设试点项目的单位-为申报数字农业建设试点项目的单位。是农业产业化国家重点龙头企业，具有独立法人资格，持续从事该行业生产 13 年。2016 年质量技术监督局组织专家评选出 88 家优秀企业质量信用报告，被评选为优秀企业之一。具备较强的经济实力，信用等级较高，能够落实承诺的自筹资金。11 具备较好信息化基础。配备必要的专业技术人才，

14、有效开展数字农业建设试点在推动信息技术应用于生产、经营、管理、服务各领域中开展了先行探索，并取得较好成效。根据发展规划，近两年以来，在标准化奶牛场现有基础上进行改造，通过建立信息化平台等措施，开展了基于物联网技术的规模化奶牛场数据采集与监控、规模化奶牛场精确饲喂养殖数字化监控平台、基于大数据的奶牛场精细养殖过程控制与调度平台、规模化奶牛养殖业务系统集成与示范应用、基于云平台技术智能化牧场养殖信息采集系统等建设和研究。2.2 项目建设的必要性分析（1）是贯彻落实党和国家有关方针政策的具体措施 当前，我国农业发展方式进入深度调整期，要通过调结构、转方式，加快推进我国农业由传统农业向现代农业转型升级

15、，在节本提质增效中实现转型，通过创新体制机制，推进农业供给侧结构性改革。近几年，国家出台了一系列方针政策，推动农业生产由生产导向为主转到更加注重消费导向上来，由传统种养为主转到种、养、加、销衔接、一二三产融合发展上来。今年的一号文件提出把深入推进农业供给侧结构性改革作为当前和今后一个时期农业农村工作的主线，把提高农业供给质量作为主攻方向。本项目的实施关系居民食品安全、生态环保，不仅对现代农业的生产、经营、管理和服务具有流程优化和提质增效作用，而且对一二三产业融合具有耦合催化作用，促进农业节本增效，是贯彻落实党和国家有关方针政策12 的具体措施，可不断满足随着生活水平的日益提高，人民群众对农产品

16、质量安全的要求。（2）是经济发展的必然选择 农业是国民经济的基础。农业的根本出路在于现代化，农业现代化是国家现代化的基础和支撑。新形势下农业的内涵从数量供给发展到质量、效益和竞争力供给，农产品供给端开始追求差异化、品质化和绿色原生态化供给。信息化是当今世界发展的大趋势，是推动经济社会变革的重要力量。随着信息技术的迅猛发展,以数字化为核心,网络化为趋势的信息化产业逐渐深入到社会的各个领域，农业信息化已成为我国农业农村经济发展的基本资源和重要动力，是现代农业的重要标志。畜牧业在我国社会经济中占有重要地位，对社会经济发展的作用越来越重要。畜牧业要走向现代化，首先要实现信息化，信息化技术不断深入到畜牧

17、业生产的各环节中,形成了以数字化为特征的“数字畜牧业”,给畜牧业这个传统领域注人了新的活力。促进畜牧业信息化的关键在于数字畜牧业。实现畜牧业的全面数字化能够加速传统畜牧业的改造和升级,大幅度提高畜牧业生产效率,管理和经营决策水平，从而迅速、准确、有效地促进我国畜牧业向先进、稳定、健康的方向高速发展。本项目充分利用数字化改造传统奶牛养殖，实现奶牛场环境温度、湿度、氨气等进行准确识别与分类，实现对奶牛个体温度、活动量进行准确采集，实现奶牛发情检测，奶牛 TMR 饲料采食量记录，对畜牧业生产要素实行数字化设计、智能化控制、精准化运行、科学化管理，是加快建设智慧农业，推进农业现代化的必然选择。13 （

18、3）符合畜牧业可持续发展的基本方向 健全品种选育、奶牛饲养技术社会化服务等配套体系十分必要，牛群健康和原奶质量的要求也开始受到政府和人民的关注。目前,我国的畜牧业发展已经进入新的发展阶段,正处于由传统畜牧业向现代数字畜牧业发展的转型时期,面临着发展模式的选择问题。数字畜牧业是我国畜牧业未来发展的基本方向。畜牧业的所有环节全面数字化，即畜禽生产、信息管理、质量追溯、预警预报等环节全面实现数字化，促进畜牧业生产管理由粗放向精准的转变，保持畜牧业的可持续发展。智慧畜牧业系统建设是第垦区国家现代农业示范区畜牧业发展现代化、信息化、数字化的体现，运用智慧畜牧业系统有利于企业规范自我管理，指导科学生产，有

19、利于优化农业生产力布局，提高农业生产与资源环境匹配度。本项目的实施是现代农业示范区可持续发展根本要求。（4）是及示范区率先实现农业现代化的迫切要求 近年来，受政策和市场的双重作用，发展畜牧业的积极性不断提高。但畜牧业是农业的“短板”，农业内部种养加比例不协调，畜牧业产值在农业总产值占比未达到 30%。现代农业“十三五”规划提出做强现代畜牧业，并制定了到 2020 年农业信息化平台服务覆盖率达到 100%，农业管理信息化整体水平达到 80%，智能化管理等重大关键技术领域取得实质性进展等的目标。随着奶牛养殖科学技术的发展，促使奶牛养殖需要从数量型转化为质量效益型。通过不断采用新技术、新设备，加强管

20、理努力提高生产水平，提高奶牛的繁殖率，实现奶牛的精确饲喂，有效预防和诊疗奶牛疾病，充分挖掘规14 模化奶牛奶牛场养殖潜力，这对整个奶产业链的健康发展有至关重要的作用，这也是本项目实施的重要意义所在。“十三五”畜牧业规划将打造垦区成为全国最优质畜产品基地。完善市“智慧畜牧”大数据平台系统，依托互联网+的信息化管理技术，实现健康养殖的智能监控、生产数据实时可查、畜产品质量安全追溯，有利于促进“十三五”及第垦区现代农业示范区全面实现农业现代化目标的实现。（5）是项目单位发展必然选择 畜牧业数字化发展已经有一定的基础，建设集约化、专业化和优质高效的现代数字畜牧业已经成为企业发展必然选择。目前，围绕畜禽

21、高效高产、产品安全、资源开发环境保护等数字畜牧业技术，开展数字畜牧业基础设施改造建设，正处于数字畜牧业技术应用转化阶段。投入的资金不足，数字畜牧业建设人才队伍建设滞后。数字化畜牧业建设基础设施薄弱，硬件方面数字传输网络没有全面覆盖,在软件方面各种畜禽养殖数据库,资源数据库,养殖环境数据库,疫病数据库以及人才数据库等都处于松散或空白状态，数字畜牧业发展需经历漫长的历程。因此畜牧业的数字化建设需要以政府为主导,加强技术和资金的投入。本项目的实施可以很好地满足数字化建设的内在需要。15 第三章 项目承担单位概况 3.1 项目承担单位与职能 3.3 项目建设方式 第四章 项目建设地点选择 4.1 项目

22、建设地点比较选择分析 第五章 项目区现状与建设需求分析 5.1 自然资源条件分析 区位条件 气候条件 属于温带大陆性气候，冬冷夏热，年温差大，年降水量较少。当前的生态环境特点是干旱少雨，多风，水资源短缺，且分布不均匀。的畜牧业主要集中在沿边高寒地区，冬季寒冷且时间长。四季中，春秋短而冬夏长，四季分明。光热资源较丰富，全年日照时数长，生长季日照时数为 19002000 小时，日照率 65%，辐射量 135.8 千卡/平方厘米，光能潜力大。冬季严寒，夏季炎热，气温年、日差较大，0的活动积温 39004100，无霜期较长，16 有利于光合产物的形成和累积。2015 年城市空气质量优良率 89.6%，

23、具有的发展农区畜牧业得天独厚的气候条件，适合干旱和半干旱地区动植物生长发育的需要，为牛羊的饲养和饲草料的种植提供了良好气候环境。针对草场不足和干旱少雨的问题，垦区通过加快发展人工饲草料基地和灌溉工程建设，很好地解决了天然草场饲草供应和青草期间降水量不足等问题。冰雪融水、充足的光热条件适合于牛、羊等品种的养殖，具有发展现代畜牧业的明显优势。土壤条件 垦区是平原地区，地势平坦、土层深厚、适宜发展耕作业。土壤成土母质以砾石、沙壤土为主,属于棕漠土、灰漠土和潮土,富含钙质,土层深厚,透气性良好;土壤腐殖质1%左右,全氮 1.3mg/g,速效磷 5mg/g,速效钾 348mg/g,有效硼 4.3mg/g

24、,有效铁 3.34mg/g,有效钼0.5mg/g,pH 值 7.08.2，多为碱性土。通过对作物桔杆机力粉碎还田，桔杆腐熟，增加土壤的有机质含量，从而提高土壤的肥力。牧草吸收盐碱的能力比一般农作物强，种草可以用生物技术抗病虫害。通过施用有机肥，家畜吃草比吃饲料更安全。六共青团农场土壤条件与垦区相似。土壤主要包括壤质灰漠土和盐碱土，肥力中等。主要通过追施有机肥改良土壤，有效地增强土壤有机质含量，培肥地力。项目区土壤条件非常适应牧草生长，丰富的钙含量为优质牛奶、牛肉生产提供了有利条件，水土和食物多含钙,更易满足人们健康需要。发展农区畜牧业，根据土壤条件种植优质牧草和饲料作物种植，有利于调整农业种植

25、结构，转变农业发展方式，加快构建粮经饲统筹、种养加一体、一二三产业融合的发展格局。17 5.2 现有基础设施状况 2015 年末，垦区拥有土地面积 6007 平方公里，其中，耕地 2456平方公里，园地 98 平方公里，林地 237 平方公里，草地 693 平方公里，城镇及工矿用地 278 平方公里，交通运输用地 117 平方公里，水域及水利设施用地 313 平方公里，其他用地 1815 平方公里。2015 年垦区水资源径流量 15.92 亿立方米，其中，地表水资源10.52 亿立方米，水质为一般清洁水，符合灌溉用水。地下水资源5.40 亿立方米水质不经过处理可达到国家一级饮水标准。淡水面积8

26、.40 千公顷，其中，可养殖面积占 34.5%。年末，16 座水库总容量5.51 亿立方米。全年总用水量中农业灌溉用水 14.29 亿立方米，工业、生活及城市绿化用水 1.63 亿立方米。相对充足的水资源为垦区生产和生活提供了供水保证。近年来，市不断加快信息基础设施升级，大力发展信息技术设施，推进光网提速、移动通信 4G 建设。2014 年，市被国家发改委列为国家“信息惠民”第一批试点城市。工业云计算中心落户市。2015年，全面启动信息化惠民和智慧城市建设，全面开展光网城市、无线城市和智慧城市建设。2016 年，市列入全国产业集群区域品牌建设节水产业的试点地区。2015 年末，拥有固定电话用户

27、 21.56 万户，移动电话用户 93.96 万户，互联网用户数 18.12 万户，其中，宽带上网用户 17.56 万户。固定宽带家庭普及率 51%，移动宽带用户普及率 20%。本项目是在现有养殖基地的基础上进行改造提升。建设地点基础条件完善,水电暖、通讯、道路、绿化原有设施完善，广播电视及18 有线无线通讯、互联网全面覆盖，对项目建设和运行极为有利，完全能为数字化项目建设提供保障。5.3 现有生产能力调查与分析 此次数字化试点项目所依托的 6 个养殖场均按农业部标准化肉牛养殖场技术规范的要求进行建设，采用高标准、高起点、高质量的设计和建设，奶牛繁殖已全部采用人工授精技术。主要采用国际盛行的散

28、栏式饲养、鱼骨坑道式挤奶台挤奶、全混合日粮搅拌投料车喂饲、地温式饮水槽饮水。自建成以来，设施齐全，运转正常。正向着专业、工厂化方向发展，机械化水平、自动化水平普遍提高，因此奶牛养殖的抗风险的能力逐年增强，经济效益也逐年提高。但在规模化奶牛场管理与精准养殖方面，整体水平与奶牛养殖发达地域还存在显著的差距。管理人员缺乏对生产、销售、牛舍环境、饲料温湿度、人员在岗等工况的有效采集和控制手段，依赖人工经验来总结汇报，缺乏牛群结构、效益分析缺少准确报告。而养殖场内部的局域网会导致数据上报不及时，系统不能兼容硬件，不够智能，一些指标无法统计或统计成本过高，或者人为因素过多等因素，数据结构只能满足养殖场内部

29、使用，缺乏对企业数据分析的支持，致使技术人员对配种、治疗、饲喂、挤奶等工作都需要手工记录，信息反馈不及时不准确等问题，导致养殖场缺乏有效的效益、财务等经营分析等问题。19 第六章 建设方案 6.1 建设目标 6.1.1 建设规模 基于大数据、云计算、物联网、遥感等现代信息技术的现代化奶牛养殖，是全球奶牛业从传统生产方式向现代化管理方式转变的集中体现。奶牛养殖数字农业，依靠大数据云平台智能管理系统，主要建设：云平台：根据奶牛的养殖环境、活动量、TMR 采食量、体重、产奶量、电导率、体温的变化规律建立奶牛的泌乳曲线、干物质采食量曲线、活动量曲线、体重曲线和电导率曲线，进行牛舍环境监测、奶牛发情预报

30、、生产性能分析、饲料配方营养平衡分析、乳房炎预警、疾病预警等综合分析报告，为管理者提供技术决策依据。指挥控制中心：从软硬件上建立指挥中心系统。建设奶牛养殖数字化示范点 6 个，试点奶牛 17900 头，建设规模为：控制中心：改（新）建指挥控制中心 800 平方米，配套信息化设备 141 台（套）。其中：总部改造监控室 200 平方米，配套设备 111台（套）；每个养殖场建设监控室 100 平方米，共 600 平方米；配套设备 5 台（套），共 30 台（套）。精准环境控制系统：建设 5 套精准环境控制系统，5 个奶牛场个建 1 套。精准饲喂系统：建设 5 套精准饲喂系统，5 个奶牛场个建 1

31、套。无害化粪污处理系统：建设污粪收集系统4 套 20 项目主要建设规模表 表 61 单位名称 规模化养殖场数量 总存栏 指挥控制中心设备 精准环境控制系统 精准饲喂系统 无害化粪污处理系统 土建 设备 污粪收集系统 污粪处理系统 个 头 台 套 套 套 套 5 12900 700 136 5 5 4 3 200 111 1 2000 100 5 1 1 1 1 1 2400 100 5 1 1 1 1 1 5000 100 5 1 1 1 2000 100 5 1 1 1 1 1500 100 5 1 1 1 1 6.1.2 建设目标 实现对主要奶牛场环境温度、湿度、氨气等进行准确识别与分类，

32、精度在 95%以上；配套奶牛场自动卷帘门、排风系统、水帘等设备自动调节设施；实现对奶牛个体温度、活动量进行准确采集，精度在 90%以上；奶牛发情检测率不低于 95%，奶牛平均胎间距缩短 20 天，情期受胎率提高 3%以上；奶牛 TMR 饲料采食量记录可靠性 100%，实时性 90%；奶牛单产记录准确率 95%；牛号识别率 95%；奶牛发病率检出率达到 95%以上；21 核心示范奶牛场 6 个；奶牛示范头数不少于 17400 头；开展系统业务应用培训 100 人次以上；建成畜牧业物联网应用专业化服务队伍 1 个。6.2 工艺技术方案 6.2.1 技术手段 项目主要采用大数据、云计算、物联网、遥感

33、等现代信息技术，对规模化奶牛场进行数据采集与监控研究，使养殖生产智能化、管理数据化，全面提高奶牛养殖的现代化水平。技术手段包括奶牛场环境监测与奶牛个体监测。建立奶牛养殖环境监测系统，对奶牛场养殖环境温度、湿度、氨气含量进行实时监测、分析与处理，优化安装高度、安装距离；应用数值平均、均方根等算法优化设计，减小奶牛场信息测量误差；采集奶牛个体运动量、温度、声音等生理指标，奶牛发情鉴定系统。实现通过多传感器信息集成的奶牛运动监测和室内定位平台。一方面，该平台可以通过分析奶牛身上安装的微机电（MEMS）陀螺、加速度计和磁强计，监测奶牛的运动参数（如步频、步幅、速度等），以及判断奶牛的状态（如站立、静卧

34、、行走、爬跨、躁动）等。另一方面，计算每头奶牛处在当前所处环境中的位置、行动轨迹、运动量等信息。该平台为其他系统或模块提供活动数据调用接口，方便从外部直接调用每头奶牛的当前运动信息和运动信息统计。利用上述多传感器集成平台获取的运动和空间位置信息，构建物联网络 奶牛成为物联网的终端节点。从而，中央管理系统可以通过自动化设备、设施监控奶牛的活动数据，并利用大数据统计22 分析奶牛的各项生产过程（如休息、日常活动、繁殖、饲喂、疾病防治等）的时间，为牛场的科学管理提供指导和依据。此外，奶牛活动数据，可以通过模型进一步推导和分析每一头奶牛的生理和健康状态，或者对一些目标奶牛的状态进行统计分析，例如发现奶

35、牛情期的活动规律，代替人工判断奶牛发情期，决定最佳配种时期。研究 MEMS 传感器的实时在线标定技术、基于 MEMS 传感器的运动检测和模式识别技术、基于多传感器信息集成的室内定位技术等。图 61 奶牛养殖数字化系统集成平台 6.2.1 技术路线 1、畜牧业云服务基础平台建设 23 按照项目总体目标，结合目前管理体系，建立统一的时空框架，实现畜牧业数据的共享和融合，统一服务、业务逻辑与流程共享和互操作的方法。整合跨应用系统的信息流，形成信息链，消除信息孤岛的体系架构，实现行政部门及垂直机构、信息管理机构从网络、数据、信息、服务到应用的业务提示和价值链整合。光纤交换机数据库服务器集群互联网电信1

36、00M应用服务器群集备份服务器核心交换机数据库灾备服务器存储阵列存储阵列光纤交换机应用负载均衡服务器链路负载均衡器防火墙VPN数据库审计系统 图 6-2 云服务基础设施框架图 畜牧业云服务基础平台建设基本原则：数据共享标准化：首先共享数据是标准的，其次共享的方法和途径是规范的。目前各系统数据资源数据库已经有多种存在方式，要解决系统间信息的互连、互通、互操作，必须针对共享数据建立共同遵守的标准规范，只有编码是统一的、格式是统一的、数据交24 换的方式是统一的，才能保证数据是一致的，才能实现对数据交换和数据共享的有效管理。业务数据相对独立：各职能部门分管业务的范围和职责不同。因此，系统在全局考虑、

37、统一设计的同时，还要充分考虑不同业务部门自身的特点，在统一规划的前提下，保证支持不同业务活动的数据具有相对独立性，建立面向各部门进行联机事务处理的业务数据库。决策数据集成化：建设数据中心的另一个目的就是将各部门的业务结果数据有机地集成在一起，进行综合查询和统计分析，为各级领导的决策提供有力的数据支持。图 6-3 云服务数据框架图 2、奶牛场养殖数据采集云系统 25 奶牛场信息主要包括奶牛场环境信息和奶牛个体信息两部分，如图 52 所示。根据奶牛场现有条件，本系统选用奶牛场温度、湿度、氨气含量、奶牛运动量、反刍声音 5 项指标构建奶牛场信息指标体系。图 64 奶牛养殖数据采集系统 3、UCOWS

38、 奶牛发情监测云系统 UCOWS 奶牛发情监测系统能够实时向牛场管理者和配种人员提供奶牛发情信息和活动信息，达到适时配种，杜绝漏情漏配，提高奶牛的繁殖效率。该系统用于奶牛基本信息管理并通过UCOWS 奶牛活动量采集器采集奶牛活动量信息，信息由计算机处理后，揭发出奶牛发情和健康状况、提供奶牛活动监控曲线、通过 GPRS 技术及短信平台发送预警信息到用户手机，该系统完全实现了奶牛发情监测的自动化管理。奶牛发情监测智能化管理系统通过不断采用新技术、新设备，加强管理努力提高生产水平，提高奶牛的繁殖率，提高发情牛检出率，降低发情牛漏情率，同时保证发情牛检出准确率，充26 分挖掘奶牛发情监测智能化管理系统

39、潜力，为实现畜牧业倍增目标，奠定了夯实的基础。图 65 奶牛发情监测示意图 4、精确饲喂养殖 TMR 饲喂监控云系统 采用奶牛日粮配制及饲喂全程智能化管理技术。奶牛的饮食营养结构直接决定所产牛奶的品质，牛奶的品质决定人类的健康，要严格执行TMR 饲喂配方技术。实施 TMR 饲喂监控自动化技术可以保证 TMR 饲料配方的设计与实际投喂的一致性。TMR 饲喂监控是在 TMR 搅拌车上安装 TMR 控制器，在牛舍进出口处、青贮窖、苜蓿棚等处设置 RFID 电子标签。重量仪表实时显示重量数据，RFID 识别器识别饲料名称和不同牛舍，这些数据经 TMR 控制器处理后以 GPS 无线通讯模式把数据传到技术

40、室，技术室可以实时看到 TMR 搅拌车的位置，每种配料的重量和每个牛舍投放的数量27 等信息，从而监督整个 TMR 过程是否与下达的技术指标一致。保障整个饲喂过程的准确性和可控性。图 66 精准饲喂监测网络示意图 5、测产系统采集云系统 在测产管理环节，MRS 测产系统能准确地记录每头奶牛产奶量变化情况，奶牛任何疾病的产生都首先反映在奶产量的变化上，故在现有挤奶设施基础之上增加测产和奶牛RFID 识别系统，完成奶牛单产、奶牛温度、奶牛电导率、奶牛体重的自动测试和记录，并后传云平台；建立采食量和泌乳量的能量平衡校准机制；控制挤奶器自动脱杯；建立奶牛泌乳曲线和奶牛产量波动监控系统，发现问题及时预警

41、、预报。在畜舍环境检测环节上，在每个奶牛舍设置设备运行监控传感28 器，采集气压及设备在线情况并及时上传云平台。采集数据包括各工作人员的工作记录、牛舍和奶厅温度、湿度、空气质量等指标。实现奶牛精准化健康养殖，从而产出优质达标的牛奶。图 67 测产系统采集模块 6.2.3 技术来源 1、技术特点 将物联网技术引入奶牛场精细养殖，综合应用无线射频识别技术、无线传感器网络技术、3S 技术、软件工程技术，构建了面向奶牛场以及奶牛个体的全方位数据采集物联网系统，实现对奶牛的疾病预警、发情预报、饲料配方和投喂准确性等的实时监控。实现对奶牛养殖过程查询分析、奶牛产奶量监控、奶牛发情监测、全日混合粮饲喂监控、

42、奶牛核心群选种选育管理。服务平台适时给生产管理者反馈计算机分析处理结果，促使用户做出正确决策，可以实现对奶牛养殖管理生产过程的可追溯监管和对各项关键技术实施环节的监控，使奶牛养殖更加规范，信息更加透明、易于查询，提高奶牛场生产效率，提高生鲜奶的品质。牛场粪污无害化处理工艺采用格栅渠/集水池+固液分离机+29 混凝反应池+初沉淀+中间水池+USR+溶气气浮+A/O+BBAF+混凝终沉+消毒工艺，在明确养殖废水高有机、高氨氮、高磷浓度特性基础上设置专门处理单元；技术集成、一体式高效反应器设备应用，施工周期短、见效快。2、技术来源 奶牛场大数据云平台智能管理系统开发技术来源于空间信息工程技术研究中心

43、；畜禽养殖数字技术来源于银川奥特信息技术股份；集约化牛场粪污无害化处理与资源利用技术来源于大连理工大学和加拿大农业及农业食品部莱斯布里奇研究中心。6.3 设备购置方案 6.3.1 设备选择的原则 购置的仪器设备必须能够满足奶牛养殖数字化工作的实际需要。仪器设备及软件系统技术应先进、性能可靠。注重性价比，在同等价格的仪器设备当中选择性能最好的，在同样性能的仪器设备当中选择价格便宜的，以实现最好最高的性能价格比。购置仪器设备时，必须要选择售后服务好和售后服务措施配套的，确保仪器设备一旦出现问题或发生故障，厂家应该做到随叫随到，及时维修。同时，对仪器设备购置后的一些易损件的更换与一些常用耗材的采购，

44、均要保证在仪器设备使用过程中的长期供给。6.3.2 设备购置 本项目的软件开发及信息化设计依托空间信息工程技术研究中30 心，系统经测试，效果较好。信息化设备在国内已较成熟，性能较好，价格比进口设备低，操作、维护方便，售后服务良好，可以满足本项目要求。因此仪器设备购置以国内设备为主，部分设备采用进口设备。项目所购设备四部分：1、指挥控制中心设备：主要包括处理器、专用电脑、系统用 UPS及软件管理系统。2、精准环境控制系统设备：主要包括环境检测控制器、挤奶台检测器、草料监测仪、集中控制器、环境监测软件等。3、精准饲喂系统：主要包括奶牛发情检测系统、TMR 饲喂监控系统、挤奶厅测产系统、精准称重系

45、统等。4、无害化污粪处理系统：主要包括污粪收集系统（机械刮板机、堆粪场、污粪清理车）及无害化污粪处理系统。31 第七章 建设内容 7.1 建设选址 本项目计划在 6 个奶牛养殖场进行养殖数字化试点工作，在现有基础上进行改扩建，满足项目建设目标。土质良好，地下水位低，便于排水排废，无积涝隐患；交通运输便利，与交通主干道和居民距离在5000 米以上，周边无传染源，符合动物防疫和环境卫生要求；水电供应充足，水质符合卫生标准，满足奶牛养殖规模发展的需要。1、整个场区分为生产区、生活及管理区、病牛隔离治疗区和粪污处理区等不同功能区，场区内植树种草，实现了生产环境生态化。生活及管理区在养殖场的南部，生产区

46、在中部，粪污处理区在北部，处于下风向；病牛隔离治疗区与管理区相邻，在养殖区的西南角。场区建设条件较好，有建设控制中心和粪污处理厂的空地。2、整个场区分为生产区、生活及管理区、病牛隔离治疗区和粪污处理区等不同功能区，场区内植树种草，实现了生产环境生态化。生活及管理区在养殖场的北部，生产区在中部，粪污处理区在南部，处于下风向；病牛隔离区在圈舍的最北边。场区建设条件较好，可在现办公室内建设控制室，在圈舍的北部，现有牛圈的运动场改建粪污处理厂。3，整个场区分为生产区、生活及管理区、病牛隔离治疗区和粪污处理区等不同功能区，场区内植树种草，实现了生产环境生态化。生活及管理区在养殖场的东北部，生产区在中部，

47、粪污处理区在西部，处于下风向。场区建设条件较好，可在现综合楼内建设控制室。32 4。整个场区分为生产区、生活区、管理区、病牛隔离治疗区和粪污处理区等不同功能区，场区内植树种草，实现了生产环境生态化。生活及管理区在养殖场的中北部，生产区在中部，粪污处理区紧邻生产区，处于下风向。场区建设条件较好，可在现办公楼内建设控制室。5，整个场区分为生产区、生活及管理区、病牛隔离治疗区和粪污处理区等不同功能区，场区内植树种草，实现了生产环境生态化。生活及管理区在养殖场的南部，生产区在中部，病牛隔离治疗区在西部。场区建设条件较好，有建设控制中心和粪污处理厂的空地。7.2 建设内容 根据奶牛养殖现状，在标准化奶牛

48、场现有基础上，主要建设以下内容：1、建设自动化精准环境控制系统。配套奶牛场自动卷帘门、排风系统、水帘等设备自动调节圈舍空气质量等设施和环境监测等设施设备，实现饲养环境自动调节。2、建设数字化精准饲喂管理系统。配置电子识别、自动称量、精准上料、精准饲喂、发情监测等设备，提高奶牛养殖智能化水平。3、改造无害化粪污处理系统。在养殖场现有污粪处理设施的基础上，对牛场的污粪收集系统进行改造，改造漏缝地板、刮粪板、传送带自动清粪等粪便清理收集设施设备，实现粪污无害化处理和资源化利用。4、建设总部云系统指挥控制中心和各奶牛养殖小区系统控制中心。33 7.2.1 指挥控制中心 7.2.1.1 总部云系统指挥控

49、制中心 1、房屋装修改造 在总部大楼内，建设总部云系统指挥控制中心。按照控制室装修设计要求，改造200 平方米的办公室一间。按照机房使用的特殊要求对机房进行装修设计,为养殖数字化的信息应用系统提供基础使用条件和环境。温度与湿度 开机时机房的温度、湿度要求：温度：夏季 232，冬季 202，温度变化率5/h 并不结霜；相对湿度 4560%。停机时机房的温度、湿度要求：温度：5235，温度变化率5/h 并不结霜；相对湿度 4070%。机房内应设置空气调节系统。电气设计 供电系统 电源：机房低压配电系统应采用频率 50HZ、电压 220/380V。计算机主机电源系统应按设备的要求确定。供电方式：综合

50、服务楼内设有总配电箱，采用放射式和树干式供电至各楼层配电箱，可满足项目需求。照明设计 电源：照明电源为三相四线制 220/380 供电方式，按标准照明度设计。34 灯具：均采用高效节能型荧光灯，管、线采用暗埋式。机房的平均照明度按 500LX 取值，无眩光，照明的均匀度不小于 0.7。防雷接地 计算机系统的接地应采取单点接地并宜采取等电位措施，执行现行国家标准建筑防雷设计规范。装修：机房装修除以下具体要求：地面：铺设防静电木地板，高度按实际需要确定，一般在 200350 毫米。内墙及顶棚：装饰材料选用非燃烧材料。2、设备配套 总部云系统指挥控制中心主要配置服务器、核心交换机、防火墙、路由器、U